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WLAN

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Wireless LAN, kurz WLAN bezeichnet ein „drahtloses" lokales Funknetzwerk im privaten Umfeld oder auch öffentlichen Bereichen wie auf Flughäfen oder öffentlichen Plätzen in Großstädten, sog. Hot-Spots. Eine Sonderstellung nimmt das Freifunk-Projekt ein.

Hier soll ein Einblick in die Funktionsweise des WLAN, Begriffserklärungen sowie eine Konfigurationshilfe zur Einrichtung der verwendeten WLAN-Hardware unter Linux im allgemeinen und für Ubuntu-Linux gegeben werden.

WLAN-Netzwerke und Modi

Infrastruktur Netzwerk

Auch Station Modus genannt.

Klassischer Aufbau eines WLAN-Netzwerks mit zentralem Zugriffspunkt (Access Point), also dem WLAN-Router. Dieser verwaltet im allgemeinen auch die kabelgebundenen Geräte und kümmert sich um den Zugang zum Internet.

WDS-System

Um die Reichweite und Ausdehnung oben beschriebener Infrastruktur-Netze zu erhöhen, nutzt man WDS. Solche Netze finden sich oft an Universitäten, Hochschulen oder auch öffentlichen Einrichtungen. Im Gegensatz zu Ad-Hoc Netzen ist hier auch eine höhere Sicherheit mittels WPA(1/2)-Verschlüsselung möglich. Die Verwaltung der angeschlossenen Endgeräte (Clients) bleibt weiterhin beim zentralen AP bzw. Router.

Für den privaten Bereich werden dazu sog. Repeater in verschiedenen Bauformen angeboten. Um WPA-Verschlüsselung verwenden zu können, müssen die Geräte untereinander allerdings kompatibel sein. Das funktioniert meist nur mit Geräten des selben Herstellers. Die mögliche Datenrate reduziert sich außerdem, da die Datenpakete zwischen den einzelnen Geräten mehrfach übertragen werden müssen.

Um die Kompatibilitätsprobleme zwischen Geräten einzelner Hersteller zu umgehen, werden aktuell fast nur noch Repeater angeboten, die auch als Wireless-Bridge arbeiten können.

Wireless Bridge

Eine Brücke zwischen verschiedenen Netzwerken.

Bei dieser Methode wird eine sog. Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum zentralen Access Point aufgebaut, also in der Regel dem zentralen WLAN-Router, das Gerät selbst stellt dann aber wieder einen eigenen WLAN-Zugriffspunkt zur Verfügung. Die Verbindung zum zentralen Access Point kann auch über Kabel erfolgen. Die Verwaltung der angeschlossenen Endgeräte (Clients) bleibt auch hier weiterhin beim zentralen AP bzw. Router.

Zusätzlich verfügen einige Geräte über Ethernet Anschlüsse. So ist auch mit Geräten anderer Hersteller eine sichere WPA2 verschlüsselte Verbindung über WLAN sowie eine Reichweitenerhöhung möglich und auch Endgeräte ohne WLAN können in das Netzwerk integriert werden.

Ad-Hoc Netzwerk

Auch als IBSS (Independent Basic Service Set) Modus bezeichnet.

Dieser Modus ermöglicht eine einfache Vernetzung mehrerer Endgeräte untereinander, es gibt keinen zentralen „Verwalter“ wie beim Infrastrukturmodus.

Für die Sicherheit wird im allgemeinen einfache WEP-Verschlüsselung verwendet, was zwar unsicher ist, durch die durchweg geringe Reichweite und Nutzungsdauer solcher Netze aber kurzfristig in Kauf genommen werden kann.

Dabei kann einer der beteiligten Teilnehmer auch den zur Verfügung stehenden Internetzugang weiterleiten. Siehe auch Internetverbindungsfreigabe. In diesem Fall übernimmt einer der Clients wieder die zentrale Verwaltung des Netzwerks.

Mesh Netzwerk

Vermaschte Netze nach IEEE 802.11s ist eine Vernetzung mehrerer Rechner untereinander, wobei hier auch mehrere Rechner im Verbund einen Internetzugang zur Verfügung stellen können. Offiziell wird dieser Standard unter Linux als Teil des mac80211-Subsystems seit Kernel Version 2.6.26 unterstützt. Der Standard ist recht neu, die Entwicklung wurde anscheinend auch noch nicht vollständig abgeschlossen. Diese Methode soll hier deshalb nur kurz erwähnt werden.

Monitor Modus

Der Monitor Modus kann dazu verwendet werden, um im eigenen Netzwerk den Datenverkehr zu protokollieren oder auch nach Fehlern zu suchen.

In den meisten Fällen wird dieser Modus jedoch dazu missbraucht, um zu versuchen, in fremde WLAN-Netze einzubrechen, was natürlich gesetzeswidrig ist. Aus rechtlichen Gründen werden entsprechende Anfragen zu dem Thema hier im Forum deshalb nicht weiter supported und im Zweifelsfall nach Absprache im Team auch gesperrt.

Übertragungsarten

Da die Technik ständig weiterentwickelt wird, hat sich in den letzten Jahren im WLAN-Bereich einiges getan. Im wesentlichen wird versucht, die mögliche Datenrate und Reichweite durch verschiedene technische Raffinessen weiter zu verbessern.

Die unterschiedlichen WLAN-Übertragungsarten sind über die IEEE 802.11 Normen definiert und festgelegt.

Der neue ac-Standard wird erst 2014 verabschiedet. Vorab erhältliche Geräte, dies betrifft sowohl ac-kompatible WLAN-Router als auch WLAN-Adapter, sind daher nicht zwingend untereinander kompatibel!

Hardware und Treiber

Die hier in der Anleitung verwendete Programme und Werkzeuge werden in einem Terminal [1] ausgeführt. Dieses öffnet man über die Tastenkombination Strg + Alt + T , sofern man ein System mit grafischer Oberfläche verwendet, und kopiert die gezeigten Befehle einfach.

WLAN-Hardware erkennen

In diesem Abschnitt geht es um die Erkennung der verwendeten WLAN-Hardware und des zugehörigen Treibermodul, sollte es Probleme bei der Inbetriebnahme geben oder die WLAN-Hardware nicht automatisch vom System erkannt werden.

PCI(e)-Karten

  • Geräte-ID und Bezeichnug von PCI(e) Karten mit Ausgabe der Modulzuordnung und des momentan geladenen Moduls abfragen [1]:

lspci -nnk | grep -i net -A2
# alternativ
lspci -nnk 

Beispielausgabe für eine Ethernet- und WLAN-Karte:

00:19.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation 82562V-2 10/100 Network Connection [8086:10c0] (rev 02)
	Subsystem: Micro-Star International Co., Ltd. Device [1462:502c]
	Kernel driver in use: e1000e

20:00.0 Network controller [0280]: Intel Corporation Ultimate N WiFi Link 5300 [8086:4235]
	Subsystem: Intel Corporation Device [8086:1101]
	Kernel driver in use: iwlwifi

Die Geräte-ID und das verwendete Treibermodul, sofern im Kernel vorhanden, wird angezeigt. Wird nichts weiter angezeigt, so gibt es in der verwendeten Kernelversion vermutlich kein zur Hardware passendes Modul.

Steht dort nicht „Kernel driver in use: ...“ so wird das Modul nicht automatisch geladen weil es möglicherweise gesperrt ist, oder es erzeugt bei diesem Versuch einen Fehler. Bei einigen Treibermodulen wie z.B. p54pci, muss aus Lizenzgründen zusätzlich die passende Firmware manuell nachinstalliert werden. Erläuterungen dazu im Abschnitt Firmware-installieren.

Weitere Informationen und Möglichkeiten dazu in Kernelmodule.

USB-Adapter

Das erforderliche Kernelmodul und auch der verbaute Chipsatz ist bei USB-Adaptern nicht immer direkt ersichtlich.

  • Geräte-ID und Bezeichnung der USB Geräte abfragen [1]:

lsusb 

Beispielausgabe für einen WLAN-Adapter am USB-Anschluß:

Bus 001 Device 003: ID 13d3:3247 IMC Networks 802.11 n/g/b Wireless LAN Adapter

Der Chipsatz-Typ und das zugehörige Treibermodul sind hier noch nicht erkennbar.

Die Geräte-ID besteht besteht immer aus zwei Blöcken, die Hersteller- (hier 13d3) und Produktkennung (hier 3247). Damit kann nach dem verbauten Chipsatz und Treibermodul gesucht werden. Mehr dazu im nachfolgenden Abschnitt.

Modulzuordnung

Mit den zuvor gewonnenen Informationen kann nun das passende Treibermodul bestimmt werden.

  • Modulzuordnung über die Geräte-ID abfragen [1]:

modprobe -c | grep -i "<Hersteller-ID>.*<Product-ID>" 

Das gilt auch für die im Beispiel oben angegebenen PCI(e)-Geräte!

Entsprechend zum Beispiel für den USB-Adapter also [1]:

modprobe -c | grep -i "13d3.*3247" 

Darauf folgt in der Regel eine entsprechende Ausgabe des passenden Kernel-Moduls:

alias usb:v13D3p3247d*dc*dsc*dp*ic*isc*ip* rt2800usb

Das hier verwendete Modul rt2800usb ist für WLAN-Karten mit Ralink-Chipsatz geeignet.

Erfolgt keinerlei Ausgabe, so ist kein zur Hardware passendes Modul im Kernel enthalten oder der Hersteller verwendet eine unbekannte Geräte-ID. Ebenso kann es passieren, dass mehrere Treibermodule für ein Gerät im Kernel enthalten sind, was zu einem Konflikt führen kann. Nicht benötigte Module können jedoch gesperrt werden. Eine Anleitung dazu findet sich in Kernelmodule.

Sollten die Netzwerkhardware nach einer Neuinstallation nicht direkt erkannt werden, so sollte man das System nach Möglichkeit über eine Kabelverbindung aktualisieren. Dadurch wird u.a. auch eine aktuelle Kernelversion installiert welche die Hardware nun möglicherweise unterstützt. Dazu kann z.B. auch die Internetverbindung eines Smartphones über USB-Kabel, sog. Tethering, genutzt werden

Treibermodule installieren

Im Normalfall wird die WLAN-Hardware direkt unterstützt. In WLAN/Karten findet man ansonsten eine ständig aktualisierte Übersicht bereits bekannter Geräte und wie diese in Betrieb zu nehmen sind. Probleme gibt es oft mit neuen Geräten. Im Zweifelsfall sollte man im entsprechenden Forenbereich nachfragen, bevor man etwas installiert.

Für bestimmte WLAN-Karten kann bzw. muss der Treiber erst über den Restricted-Manager aktiviert werden. Die automatische Erkennung funktioniert allerdings nicht immer reibungslos und es wird u.U. der falsche Treiber installiert. Dies ist vor allem bei Broadcom WLAN-Karten der Fall. Hat man eine entsprechende Karte, so ist WLAN/Karten/Broadcom eine gute Anlaufstelle.

Für WLAN-Karten von Ralink und Realtek ist normalerweise ein Treiber im Kernel enthalten, Diese sind allerdings nicht nicht immer ausgereift, funktionieren nicht einwandfrei oder unterstützen aktuelle Gerätevarianten noch nicht.

In diesem Fall kann zuerst versucht werden den Systemtreiber und die Firmware zu aktualisieren. Alternativ gibt es vielleicht einen passenden Treiber vom jeweiligen Hersteller der manuell nachinstalliert werden kann. Entsprechende Anleitungen sind ebenfalls in WLAN/Karten zu finden und verlinkt.

Treibermodule aktualisieren

Da die im Kernel enthaltenen Treibermodule nicht immer aktuell sind, hat man verschiedene Möglichkeiten, diese zu aktualisieren, sollte die Hardware nicht oder nur unzureichend unterstützt werden.

  • unter Ubuntu 12.04-LTS können aus den nachfolgend erschienenen Ubuntu-Versionen zurückportierte Kernelversionen installiert werden

  • Installiert man z.B. Ubuntu 12.04-3, so wird direkt der portierte 3.8-Kernel aus Ubuntu 13.04 verwendet

  • benötigt man einen 3.11-Kernel aus Ubuntu 13.10, so kann dieser direkt nachinstalliert werden

  • die Firmware sollte zusätzlich, wie weiter unten beschrieben, aktualisiert werden

sudo apt-get install linux-image-generic-lts-saucy linux-headers-generic-lts-saucy 

  • dazu ist allerdings eine funktionierende Internetverbindung erforderlich

  • eine weitere Methode ist über die Linux-Backports-Modules

  • dies sind zurückportierte Treiberpakete aus der jeweils aktuellen Ubuntu-Version

    • unter Ubuntu 13.10 gibt es diese Module zur Zeit folglich nicht, da es ja keine aktuellere Ubuntu-Version gibt

  • oder manuell über Linux Wireless

  • bei aktueller Hardware hilft möglicherweise nur die Installation eines sog. Mainline-Kernel

    • auch in Kombination mit einem aktuellen Treiberpaket von Linux Wireless

    • und der neuesten Firmware

Firmware installieren

Die Firmware für viele WLAN-Karten gehört bereits zur Grundinstallation von Ubuntu und muss nicht extra installiert werden. Bei bestimmten WLAN-Karten muss die erforderliche Firmware jedoch manuell nachinstalliert oder auch aktualisiert werden. Gibt es Funktionsprobleme, ist WLAN/Karten ein guter Anlaufpunkt. Im Zweifelsfall sollte man auch hier im entsprechenden Forenbereich nachfragen.

  • Meldungen zur Firmware werden im Syslog protokolliert. Fehlermeldungen abfragen [1]:

    egrep -i 'fw|firm' /var/log/syslog 

Während das Standard-Firmware-Paket linux-firmware bereits vorinstalliert ist, benötigt bestimmte WLAN-Hardware, wie z.B. der Firma Broadcom oder Intersil/Prism, aus Lizenzgründen die manuelle Installation einer sog. proprietären, also „unfreien“ Firmware [1]:

  • linux-firmware-nonfree

Wiki/Vorlagen/Installbutton/button.png mit apturl

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install linux-firmware-nonfree 

sudo aptitude install linux-firmware-nonfree 

Im Paket sind diverse Firmwaredateien für verschiedene WLAN-Karten enthalten.

Firmware aktualisieren

In Einzelfällen oder bei sehr aktueller WLAN-Hardware kann einen manuelle Installation der neusten Firmware erforderlich sein, um ein Gerät in Betrieb zu nehmen. Zum Download der aktuellsten Firmware wird git benötigt.

  • git

Wiki/Vorlagen/Installbutton/button.png mit apturl

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install git 

sudo aptitude install git 

Quelle: http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/firmware/linux-firmware.git/ {dl} {en}

  • aktuelle Firmware herunterladen [1]:

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/firmware/linux-firmware.git 

Die Firmwaredateien befinden sich anschließend in ~/linux-firmware. Benötigte und zur verwendeten WLAN-Hardware passende Dateien bzw. Verzeichnisse müssen anschließend manuell nach /lib/firmware kopiert werden [3]. Rechner abschließend ausschalten und Stromquellen (Netz/Akku) für ein paar Minuten entfernen, um die alte Firmware sicher zu entladen.

Firmware aus aktueller Ubuntu-Version

Alternativ kann unter Ubuntu 12.x und 13.04 auch das Firmwarepaket aus der aktuellen Ubuntu-Version 13.10 mittels wget heruntergeladen und über dpkg installiert werden.

wget de.archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/main/l/linux-firmware/linux-firmware_1.116_all.deb
sudo dpkg -i linux-firmware_1.116_all.deb 

Quelle: http://packages.ubuntu.com/ {en}

Windows-Treiber verwenden

Existiert für die verwendete WLAN-Hardware kein Linux-Treiber oder lässt sich keine Lösung zur Inbetriebnahme finden, dann bleibt ein Versuch über NdisWrapper.

Konfiguration

Konfigurationswerkzeuge

  • iw

  • iwconfig - aus den wireless-tools

  • iwpriv - nur noch für einige ältere Intel- oder Ralink-Treiber geeignet und veraltet. Deshalb hier nicht näher beschrieben.

iw muss bei einigen Ubuntu-Versionen zuerst installiert werden [2].

  • iw

Wiki/Vorlagen/Installbutton/button.png mit apturl

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install iw 

sudo aptitude install iw 

iw funktioniert nur mit Geräten und Treibern, die mit dem nl80211-Subsystem des Kernels arbeiten. Eine entsprechende Liste findet man auf wireless.kernel.org - Drivers {en}.

iwconfig funktioniert hingegen auch mit Treibern von Realtek, Ralink, Broadcom, älteren Intel Modulen und NdisWrapper.

  • Eigenschaften des verwendeten WLAN-Treibermodul und der WLAN-Hardware abfragen [1]:

iw list
iw phy
iwconfig 

Arbeitet der verwendete Treiber, so wie oben beschrieben, nicht mit dem nl80211-Subsystem, so erscheint bei einem Kommando mit iw folgende Fehlermeldung:

nl80211 not found.

In diesem Fall kann nur iwconfig verwendet werden.

WLAN Sicherheit

Rechtliches

Dies ist keine Rechtsberatung, sondern eine kurze Einführung, wie die unbefugte Nutzung ungeschützter WLANs rechtlich zu bewerten sein könnte.

Am 12. Mai 2011 hat der I. Zivilsenat des Bundesgerichtshof, der u.a. für das Urheberrecht zuständig ist, ein Urteil „Zur Haftung für unzureichend gesicherten WLAN-Anschluss“ gesprochen.

Das Urteil in Auszügen:

Privatpersonen können auf Unterlassung, nicht dagegen auf Schadensersatz in Anspruch genommen werden, wenn ihr nicht ausreichend gesicherter WLAN-Anschluss von unberechtigten Dritten für Urheberrechtsverletzungen im Internet genutzt wird.

[…]Auch privaten Anschlussinhabern obliegt aber eine Pflicht zu prüfen, ob ihr WLAN-Anschluss durch angemessene Sicherungsmaßnahmen vor der Gefahr geschützt ist, von unberechtigten Dritten zur Begehung von Urheberrechtsverletzungen missbraucht zu werden. Dem privaten Betreiber eines WLAN-Netzes kann jedoch nicht zugemutet werden, ihre Netzwerksicherheit fortlaufend dem neuesten Stand der Technik anzupassen und dafür entsprechende finanzielle Mittel aufzuwenden. Ihre Prüfpflicht bezieht sich daher auf die Einhaltung der im Zeitpunkt der Installation des Routers für den privaten Bereich marktüblichen Sicherungen.

Jeder ist also grundsätzlich dazu verpflichtet, sein WLAN-Netz entsprechend der technischen Möglichkeiten abzusichern und dies auch zu überprüfen. Was momentan Stand der Technik ist und welche Maßnahmen sinnvoll sind, wird nachfolgend erklärt.

Verschlüsselung

WPA2

WPA2 oder auch WPA2-AES/CCMP ist die zur Zeit aktuelle und sicherste Verschlüsselungsmethode für kleinere private Netze. Jeder aktuell erhältliche Router und WLAN-Hardware unterstützt diesen Standard. WPA2-AES ist deshalb die erste Wahl bei der Absicherung des privaten WLAN-Netzwerks.

WPA1

Wi-Fi Protected Access oder auch WPA1-TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) war als Übergangslösung für die zu schwach gewordene WEP-Verschlüsselung gedacht und basiert z.T. auch auf dieser. Diese Methode ist inzwischen veraltet, rel. unsicher und sollte nur noch in Ausnahmefällen verwendet werden.

Viele WLAN-Router sind werksseitig auf einen Mischmodus eingestellt und bieten WPA2- und gleichzeitig WPA1-Verschlüsselung an um mit alter Hardware kompatibel zu bleiben. Das ist inzwischen aber überholt, zudem gibt es bei dieser Mischform oft Verbindungsprobleme mit dem Network-Manager.

WEP

WEP war die erste Verschlüsselungsmethode für WLAN-Netze und ist inzwischen veraltet, sehr unsicher und leicht zu entschlüsseln. Es gibt auch hier einige Ausnahmefälle wie z.B. Ad-Hoc Verbindungen, wo WEP-Verschlüsselung noch zur Anwendung kommt. Diese WLAN-Netze sind allerdings nicht für den Dauerbetrieb gedacht.

verschlüsselter Gastzugang

Moderne WLAN-Router bieten die Möglichkeit einen sog. Gastzugang einzurichten. Das ist ein zweiter virtueller Zugangspunkt, ebenfalls mit eigener SSID und auch sicherer WPA2-Verschlüsselung, über den Internetzugang möglich ist.

Dieses Netzwerk ist aber vom Hauptnetzwerk, also allen anderen Rechnern, bestehenden Datei- oder Druckerfreigaben und sonstigen Geräten im Netzwerkverbund abgeschottet. Das ist praktisch, wenn man jemandem vorübergehend über den eigenen Anschluss Zugang zum Internet gewähren möchte. Wird der Zugriff nicht mehr benötigt, so schaltet man diesen einfach wieder ab.

unverschlüsselt

Unverschlüsselte Netze werden beispielsweise in Firmen oder auch Universitäten, also größeren Netzwerkinstallationen oder auch WDS-Systemen verwendet. Die Absicherung erfolgt dann durch eine nachgeschaltete Benutzerauthentifizierung mit Zertifikat, beispielsweise über einen Radius-Server oder ähnliche Methoden. Das WLAN-Netz kann zusätzlich auch mit WPA2-Verschlüsselung abgesichert sein. Für den privaten Bereich ist dies allerdings nicht gedacht.

Zugangskennwort

Der PSK (Pre-Shared-Key) ist ein Schlüssel, der einmalig manuell zwischen den beteiligten Geräten ausgetauscht ("shared") werden muss. Er darf zwischen 8 und 63 Zeichen umfassen. Schlüssel ab etwa 16 Zeichen, die nicht durch eine einfache Wörterbuchattacke herausgefunden werden können, gelten als sicher. Der Schlüssel sollte sich aus Klein- und Großbuchstaben, Zahlen und den erlaubten Sonderzeichen zusammensetzen.

Kennwort - Hilfsmittel

Ein guter Schlüsselgenerator ist das Programm pwgen [2].

  • pwgen

Wiki/Vorlagen/Installbutton/button.png mit apturl

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install pwgen 

sudo aptitude install pwgen 

Mit dem folgenden Befehl erhält man einen geeigneten Schlüssel. Die zu wählende Schlüssellänge darf 8 bis 63 Zeichen betragen.

  • Schlüssel erzeugen [1]:

pwgen -c -n -s <Schlüssellänge> 1 

Dieser Schlüssel wird dann im WLAN-Router eingetragen und muss bei der Anmeldung jedes einzelnen Client bekannt sein. Als Client bezeichnet man jedes WLAN-fähige Gerät wie z.B. PC's, Notebooks, Tablet-PC, Smartphones, E-Book Readers usw., die sich über WLAN am Netzwerk anmelden wollen.

Einige der nachfolgend aufgeführten Einrichtungsverfahren legen den Schlüssel im Klartext, in einer Datei auf der Festplatte, ab. Für solche Verfahren empfiehlt es sich, den 63 ASCII-Zeichen-Schlüssel noch in Hexadezimalform umzuwandeln. Die Berechnung erfolgt mittels wpa_passphrase. Dem Befehl wird die SSID des Access-Points und der mit pwgen erzeugte Schlüssel übergeben.

  • Zugangsschlüssel in hex-Code umwandeln [1]:

wpa_passphrase MeineSSID MeinSchluessel 

ergibt:

# reading passphrase from stdin
meinschluessel
network={
        ssid="MeineSSID"
        #psk="MeinSchluessel"
        psk=626d3fc95a3efe75acaebf1388ed167a90e59390efab91a5841242e49bc62b3a
}

SSID

Die SSID - Service Set Identifier - ist der öffentlich gezeigte Name des Netzwerks.

Die Werkseinstellung des WLAN-Routers sollte man immer ändern, da

  • der Name bei Geräten in der Nachbarschaft sonst mehrfach vorkommen kann (z.B. „FRITZ!Box Fon WLAN 7170“), was unter Umständen zu Verbindungsproblemen führt

  • Außenstehende so Informationen zur verwendeten Hardware bekommen

  • manchmal Leerzeichen in der SSID enthalten sind, was zwar zulässig ist, aber ebenfalls schon zu Verbindungsschwierigkeiten geführt hat

    • Leerzeichen in der SSID sollte man deshalb nicht verwenden und bei Bedarf durch Unterstriche ersetzen. Beispiel: „Meine_WLAN_SSID

unsichtbare SSID

Eine unsichtbare SSID ist kein wirksames Mittel zum Schutz des eigenen WLAN und kann durch entsprechende Programme (WLAN-Sniffer) einfach ermittelt werden. Dies verursacht höchstens Probleme beim Verbindungsaufbau. Eine automatische Verbindung bei Systemstart funktioniert dann ebenfalls in den meisten Fällen nicht.

ESSID

Werden mehrere Zugriffspunkte, wie bei WDS-Systemen, zu einem Verbund verknüpft, und erhalten alle eine identische SSID, so nennt man diese nun ESSID - Extended Service Set Identifier.

BSSID

Als BSSID - Basic Service Set Identifier - wird bei WLAN-Geräten und Zugriffspunkten (Access-Points) die MAC-Adresse bezeichnet um das Gerät eindeutig zu identifizieren.

Die BSSID des Access-Points kann bei Bedarf im Verbindungsprofil des Network-Managers eingetragen werden. Die Auswahl des Zugriffspunktes erfolgt so durch die SSID/ESSID und die BSSID. So wird z.B. ein ungewollter Wechsel zwischen verschiedenen Zugriffspunkten, sog. Roaming, verhindert. Dies ist vor allem bei WDS-Systemen hilfreich, wenn sich mehrere Zugriffspunkte mit identischer ESSID in Reichweite befinden. Verbindungsabbrüche können so vermieden werden.

Sonderzeichen

Nur bestimmte Sonderzeichen sind im WLAN-Zugangsschlüssel (PSK) und im Namen (SSID) des Netzwerks zulässig. Weitere Informationen dazu in WLAN - Sonderzeichen.

MAC-Adressfilter

Netzwerkadapter verfügen über eine einmalige, jedoch nicht unveränderbare MAC-Adresse (BSSID). WLAN-Router bieten als zusätzliche Sicherheitseinstellung einen sog. MAC-Adressfilter oder MAC-Gerätesperre, teils auch als einfache Kindersicherung konfigurierbar, für das int. LAN und WLAN an.

Da die MAC-Adresse freigeschalteter Geräte im Netzwerk allerdings unverschlüsselt übertragen wird, so kann man diese Adressen auch einfach kopieren, sog. MAC-Spoofing. Damit lässt sich solch eine Sperre bei WLAN und auch kabelgebundenen Verbindungen sehr einfach umgehen.

Ein MAC-Adressfilter ist somit also ebenfalls kein wirksames Mittel zur Absicherung des WLAN.

WPS

Eine vereinfachte Anmeldung und Authentifizierung mittels Pin, sog. WPS, ist mit dem Network-Manager momentan nicht möglich. Nur wpa_gui bietet eine entsprechende Option.

verfügbare Funkkanäle

Welche Funkkanäle unterstützt die verwendete WLAN-Karte bzw. der verwendete Treiber.

  • Konfiguration abfragen [1]:

iwlist chan
iw list 

Werden hier nur die Funkkanäle 1-11 angezeigt, so kann man die Regionseinstellung prüfen und ggf. anpassen. Nicht alle Treibermodule für z.B. Broadcom, ältere Intel-Karten oder Realtek ermöglichen dies allerdings.

Der eigene WLAN-Router sollte fest auf einen freien Funkkanal eingestellt sein. Oft ist werksseitig die Auswahl auf Automatik gesetzt („Auto“), was dazu führen kann, dass ein Funkkanal gewählt wird, der durch die WLAN-Karte des PC nicht unterstützt wird. Eine Verbindung wird dadurch unmöglich. Zudem kann es bei einem automatischen Wechsel des Kanals zu Verbindungsabbrüchen kommen.

WLAN-Umgebung

Ein manueller Scan zeigt alle WLAN-Netze in der Nachbarschaft und deren Eigenschaften wie den verwendeten Funkkanal, die Verschlüsselungsmethode und die Empfangsstärke, und hilft so bei der Wahl der passenden Einstellungen für das eigene WLAN. Wer ein grafisches Werkzeug dazu verwenden möchte, kann z.B. iwScanner oder auch LinSSID verwenden. Ebenso lassen sich so natürlich die Einstellungen des eigenen WLAN und die Empfangsqualität ermitteln.

  • manuellen Scan der WLAN-Umgebung auslösen [1]:

sudo iw dev wlan0 scan
sudo iwlist wlan0 scan 

Die Schnittstellenbezeichnung ist natürlich durch die tatsächlich verwendete Bezeichnung, wie z.B. wlan1, zu ersetzen!

Regionseinstellungen

Über die Regionseinstellungen des Systems werden die zulässigen Funkkanäle, die zugehörige Bandbreite (20MHz oder 40MHz) und die maximal zulässige Sendeleistung festgelegt. Hierbei gibt es einige Dinge, die zu beachten sind und die bei der Auswahl der Einstellungen für das eigene WLAN-Netzwerk helfen.

Im Normalfall sind die Einstellungen des Systems und des eigenen WLAN-Routers zur Kanalnutzung und Sendeleistung durch Voreinstellung automatisch richtig konfiguriert.

Bedingt durch die Bandbreite von 20MHz sind im 2,4GHz Band nur drei Kanäle völlig störungsfrei nebeneinander verwendbar, bei 40MHz Bandbreite (N-Modus) sogar nur zwei. Der Abstand und die Empfangsleistung zwischen den den einzelnen Netzen spielt dabei natürlich auch eine Rolle.

Bei den Einstellungen des eigenen WLAN-Routers sollte man also nach Möglichkeit einen entsprechenden freien Funkkanal wählen und fest einstellen. Dabei hilft es, wie zuvor bereits beschrieben, die WLAN-Umgebung zu scannen. Manche Router zeigen auch in einer grafischen Übersicht die Kanalbelegung durch Netze in der Nachbarschaft an.

Die WLAN-Karte des Clients, unabhängig vom verwendeten Betriebssystem, stellt sich bei der Verbindungsaufnahme automatisch auf den Funkkanal des WLAN-Routers ein.

Durch die inzwischen starke Verbreitung von Internetzugängen und WLAN-Routern ist das 2,4GHz-Band meist vollständig belegt oder auch überlastet. Ein störungsfreier Betrieb ist manchmal kaum noch möglich. Sofern die eigenen Geräte dies unterstützen, sollte man also auf das 5GHz-Band ausweichen.

Kanalnutzung / Bandbreite
Frequenzband Bandbreite störungsfrei parallel verwendbare Kanäle
2,4 GHz-Band 20 MHz 1 + 6 + 11 oder entsprechend / Abstand 5 Kanäle
2,4 GHz-Band 40 MHz im n-Modus 3 + 11
5 GHz-Band 20/40/80/160 MHz Bandbreite nur im a-Modus bei 20/40MHz-Bandbreite überlappungsfrei, 80/160Mhz-Bandbreite im ac-Modus
5 GHz-Band 20MHz Bandbreite 19 Kanäle überlappungsfrei
5 GHz-Band 40MHz Bandbreite 19 Kanäle überlappungsfrei
5 GHz-Band 80MHz Bandbreite ac-Modus 9 mögliche überlappungsfreie Frequenzbereiche
5 GHz-Band 160MHz Bandbreite ac-Modus 4 mögliche überlappungsfreie Frequenzbereiche

Detaillierte Erläuterungen und anschauliche Grafiken zu dem Thema findet man unter WLAN - Überlappungsfreie Kanäle und Spektralmasken

Regionseinstellungen ändern

  • Einstellung abfragen und ändern [1]:

sudo iw reg get
sudo iw reg set DE 

Verwendet werden hierbei Ländercodes gemäß der ISO-Norm 3166. Standard ist normalerweise Einstellung 00 (World), also eine globale Einstellung, was allerdings nicht immer korrekt funktioniert und die benötigten Einstellungen liefert.

Bestimmte Gerätetreiber unterstützen nur die Funkkanäle 1-11 und arbeiten auch nicht mit iw bzw. dem nl80211-Subsystem zusammen. Die Einstellungen können unter Linux dann also nicht geändert werden. Die Kanaleinstellung des eigenen WLAN-Routers muss dann ggf. angepasst werden um eine Verbindung zu ermöglichen.

Sendeleistung

Je nach Land und Frequenzbereich ist eine entsprechende Sendeleistung zulässig. Da bei höheren Frequenzen, also im 5GHz-Band, die Dämpfung der Funkwellen in der Luft erheblich stärker ist wie bei niedrigen Frequenzen, also im 2,4GHz-Band, darf die Sendeleistung höher sein, um Verluste bei der Reichweite auszugleichen. Jedes EU-Land hat da ggf. seine eigenen Ausnahmen und Sonderregelungen.

Publikationen der Bundesnetzagentur zu den freigegebenen Frequenzen und der in der BRD zulässigen Strahlungsleistung (PDF-Dokumente):

Informationsblatt zum 2,4GHz-Band {de} {dl} Informationsblatt zum 5GHz-Band {de} {dl}

Es gibt im Privatbereich (Konsumer) momentan allerdings keine WLAN-Router welche im 5GHz-Band eine entsprechend höhere Sendeleistung erbringen können, soweit bekannt. In der Regel beträgt auch hier die maximale Strahlungsleistung 20dBm (100mW), was bedeutet, dass die Reichweite im 5GHz-Band u.U. stark eingeschränkt ist, insbesondere bei den höheren Kanälen 100-140.

zulässige Sendeleistung in Deutschland
Kanalbereich Frequenzband MHz Kanäle max. Strahlungsleistung in mW max. Strahlungsleistung in dBm
1 - 13 (2,4GHz-Band) 2412 - 2472 1-13 100 20
36 - 64 (5GHz-Band) 5180 - 5320 36,40,44,48,52,56,60,64 200 23
100 - 140 (5GHz-Band) 5500 - 5700 100,104,108,112,116,120,124,128,132,136,140 1000 30
  • Einstellungen abfragen [1]:

iwconfig | egrep -i 'ieee|power' 

Einstellungen ändern

Sendeleistung des WLAN-Adapters ändern [1]:

  • Einstellung mittels iwconfig ändern:

sudo iwconfig wlan0 txpower 15 
  • Einstellung mittels iw ändern:

iw list | grep phy  # ermittelt zunächst das physikalische Interface phy*
iw phy phy0 set txpower fixed 15
iw dev wlan0 set txpower fixed 15 

Die Bezeichnung der WLAN-Schnittstelle oder des phys. Interface sind natürlich durch die tatsächlich verwendete Bezeichnung, wie z.B. wlan1 bzw phy1, zu ersetzen! Weitere Möglichkeiten zur Konfiguration sind in iw beschrieben.

Einige WLAN-Karten und diverse WLAN USB-Adapter bieten auch eine höhere Sendeleistung an, was aber nur in bestimmten Ländern zulässig ist. Die gesetzlichen Vorgaben des Landes, in dem man sich befindet, müssen beachtet werden!

Berechnung der Leistungspegel

Power Management

Ist das Power Management der WLAN-Karte aktiv, werden die Leistung, Reichweite und die Empfangseigenschaften verändert und reduziert. Möglicherweise gibt es Verbindungsprobleme mit aktivierten Powermanagement was vor allem bei mobilen Systemen im Batteriebetrieb auftritt.

Weitere Informationen und Lösungsmöglichkeiten dazu im Forum. Erweiterte Einstellmöglichkeiten bietet TLP von linrunner, welches das systeminterne Power Management ergänzt.

  • Einstellungen abfragen [1]:

iwconfig | egrep -i 'ieee|power' 

Beispielausgabe:

wlan0     IEEE 802.11bgn  ESSID:off/any  
          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=20 dBm   
          Power Management:on
  • Einstellungen über iw ändern [1]:

sudo iw dev wlan0 set power_save off
sudo iw dev wlan0 set power_save on 
  • Einstellungen über iwconfig ändern [1]:

sudo iwconfig wlan0 power off
sudo iwconfig wlan0 power on 

Die Schnittstellenbezeichnung ist natürlich durch die tatsächlich verwendete Bezeichnung, wie z.B. wlan1, zu ersetzen!

Schnittstellenzuordnung

Jeder WLAN- und auch Ethernetkarte bekommt vom System eine bestimmte Schnittstellenbezeichnung zugewiesen. Über diese Bezeichnung erfolgt anschließend die Konfiguration.

  • Abfrage vorhandenen Schnittstellen und deren momentane Konfiguration [1]:

ifconfig -a           # zeigt alle verfügbaren Schnittstellen
iwconfig              # zeigt nur WLAN-Schnittstellen
iw dev                # zeigt nur WLAN-Schnittstellen 

Wird die Netzwerkhardware korrekt erkannt, das betrifft sowohl WLAN- wie auch Ethernetkarten, und ist ein Treibermodul dafür im Kernel enthalten, dann wird automatisch über das udev-System eine Konfiguration dafür angelegt und eine freie Schnittstelle zugewiesen.

  • Abfrage der Konfiguration [1]:

cat /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules | egrep -i 'device|sub' -A3 

Für Ethernetkarten wird im allgemeinen die Bezeichnung eth* und für WLAN-Karten wlan* verwendet. Dies ist aber auch vom Treiber abhängig, bei einigen Broadcom-, Intel- oder Ralink-Treibern kann die Bezeichnung ebenfalls eth*, oder ra* lauten, was sich nicht in jedem Fall manuell ändern lässt.

Beispielausgabe:

# PCI device 0x8086:/sys/devices/pci0000:00/0000:00:19.0 (e1000e)
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", ATTR{address}=="00:24:21:0e:8f:4a", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="eth0"

# USB device 0x13d3:0x3247 (usb)
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", ATTR{address}=="00:15:af:72:78:ff", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="wlan*", NAME="wlan0"

Netzwerkverwaltung

Unter Ubuntu ist der Network-Manager Standard.

Alternative grafische Werkzeuge

  • Wicd

  • wpa_gui ist ebenfalls eine grafische Oberfläche für wpa_supplicant und somit auch eine Alternative zu Wicd und dem NetworkManager

  • ceni {de} - Netzwerkmanager für die Konsole. Das Programm stammt aus der Distribution aptosid {en} (früher Sidux) und ist nicht in Ubuntu enthalten (Verwendung auf eigene Gefahr). Ein Fremdpaket für Debian-basierende Distributionen kann z.B. als ceni_2.26_all.deb {dl} heruntergeladen werden (die Versionsnummer kann sich ändern; Stand: 02/2014).

    Hinweis!

    Fremdpakete können das System gefährden.

WLAN-Sondertasten

Drahtlosgeräte bei Mobilen Geräten wie Notebooks werden meist über einen Schalter, Taster oder eine Tastenkombination wie Fn + F2 ein- oder ausgeschaltet. Läßt sich WLAN nicht einschalten, so helfen folgende Wiki-Artikel weiter.

Probleme und Fehlersuche

Scheitert die Verbindungsaufnahme, treten Unterbrechungen oder sonstige Störungen auf, so kann man natürlich entsprechende Meldungen des System auswerten.

  • Zustand und Konfiguration der Schnittstelle [1]:

ifconfig wlan0
iwconfig wlan0 

Die Schnittstellenbezeichnung ist natürlich durch die tatsächlich verwendete Bezeichnung, wie z.B. wlan1, zu ersetzen!

Logbucheinträge auswerten

  • Ereignisse im Syslog zu Netzwerk und WLAN auslesen und filtern [1]:

egrep -i 'net|eth|wlan|firm|reason' /var/log/syslog  

Im Logauszug stehen diverse Informationen zum Verbindungaufbau und Ablauf und auch zu Firmwarefehlern.

Die häufigsten Fehlermeldungen auswerten (für erfahrene Anwender) {en}:

Fehlerdiagnose
Ereignis Meldung
reason 0 no ReasonCode - Normal operation.
reason 1 unspecifiedReasonClient - associated but no longer authorized.
reason 2 previousAuthNotValid - Client associated but not authorized.
reason 3 deauthenticationLeaving - The access point went offline, deauthenticating the client. Previous authentications no longer valid.
reason 4 disassociationDueToInactivity - Client session timeout exceeded.
reason 5 disassociationAPBusy - The access point is busy, performing load balancing, for example.
reason 6 class2FrameFromNonAuthStation - Client attempted to transfer data before it was authenticated.
reason 7 class2FrameFromNonAssStation - Client attempted to transfer data before it was associated.
reason 8 disassociationStaHasLeft - Operating System moved the client to another access point using non-aggressive load balancing.
reason 9 staReqAssociationWithoutAuth - Client not authorized yet, still attempting to associate with an access point.
reason 15 4-Way Handshake timeout.
reason 16 Group key update timeout.
reason 17 Information element in 4-Way Handshake different from (Re)Associate Request/Probe Response/Beacon.
reason 18 Multicast cipher is not valid.
reason 19 Invalid pairwise cipher.
reason 21 Unsupported RSN IE version.
reason 22 Invalid RSN IE capabilities.
reason 23 IEEE 802.1X authentication failed.
reason 24 Cipher suite is rejected per security policy.
reason 32 Disassociated for unspecified, QoS-related reason.

Echtzeit Diagnose

Mittels iw - Ereignisse und Diagnose ist eine laufende Auswertung während der Verbindung möglich.

Diagnoseskript

Für einen manuellen Verbindungsversuch und erweiterte Fehlerdiagnose kann alternativ auch folgendes Skript verwendet werden.

Stromaufnahme

USB WLAN-Adapter benötigen meistens die zur Verfügung stehenden 500mA Strom am USB-Anschluß. Weitere Geräte sollten nicht am selben USB-Doppelanschluß verwendet werden. Da der USB-Controller den Anschluss bei Überschreitung des zulässigen Stroms abschalten kann, können Geräteabstürze, Verbindungsunterbrechungen oder auch komplette Systemabstürze die Folge sein.

Lösungsmöglichkeiten:

  • Gerät an einem USB 3.0-Anschluß verwenden, die Stromaufnahme darf dort höher sein

  • einen USB-Hub mit eigener Stromversorgung verwenden

  • einen USB Y-Adapter verwenden um zwei Anschlüsse zu koppeln (Notlösung, nicht Gerätekonform)

Allgemeine Tipps

  • die Firmware, also das Betriebssystem des eigenen WLAN-Routers ist nicht immer fehlerfrei und sollte deshalb aktuell sein bzw. aktualisiert werden

  • der Standort des WLAN-Routers sollte sich nicht zu dicht neben Wänden, Decken oder metallischen Gegenständen wie Heizkörpern befinden

    • je nach Material wird das Funksignal ansonsten gedämpft oder auch reflektiert, was zu sog. Interferenzen führt

  • selbiges gilt für die WLAN-Adapter der angeschlossenen Clients

  • USB WLAN-Adapter können über eine USB-Verlängerung angeschlossen werden, um diese besser positionieren zu können

    • je nach Qualität des Kabels kann dieses bis zu zwei Meter lang sein

  • im Rechner verbaute Karten können oft mit einer besseren Antenne über eine Kabelverlängerung mit Standfuß angeschlossen werden

  • Schnurlostelefone oder auch Babyphone sollten nach Möglichkeit nicht direkt neben dem WLAN-Router platziert werden, da diese Geräte ebenfalls im selben Frequenzband arbeiten

  • viele Router verfügen über Stromsparmechanismen (Nachtschaltung). WLAN kann so über einstellbare Zeitfenster abgeschaltet werden, wenn man es sowieso nicht benötigt

Intern

Extern

Diese Revision wurde am 14. Juni 2014 11:58 von elektronenblitz63 erstellt.
Die folgenden Schlagworte wurden dem Artikel zugewiesen: Hardware, Netzwerk, WLAN, Internet